不得不知的高效率、高調光比LED恒流驅動電路設計

　　圖4 模擬調光等效電路圖

　　圖4給出了模擬調光等效電路圖。圖4是一個差分輸入結構。其中輸入V1為一固定電平2.5 V，V2為DIM引腳的輸入經(jīng)電阻分壓后的電平。由于本電路只工作于大信號情況下， 所以首先對其大信號進行分析。N1、N2管組成的電流鏡將兩通路電流強制相等， 則：

　　壓大于V1時， 由于L2點電壓為低N3、N4截止。輸出Io為零， 無調光效果。當V2減小到2.5 V， 兩邊電流相等， 輸出也為零。此時若V2從2.5 V減小ΔV， 由公式（3） 可知電壓L1與L3之差就增大ΔV， 這樣引起的電壓差在電阻上產(chǎn)生的電流經(jīng)過N3、N4鏡像后就得到輸出電流Io。該電流將進入電流采樣模塊， 并影響電流采樣電壓CS的大小， 從而起到改變輸出電流的作用。

　　圖5給出了芯片模擬調光過程仿真圖。從圖中可以看到， 當DIM引腳電壓逐漸降低時， LED平均電流IL也開始按一定比例降低， 在DIM引腳電壓低于0.3 V時， 功率管被關斷， LED電流下降到零。這就說明模擬調光模塊能很好的控制LED驅動電流大小。

　　圖5 模擬調光過程仿真圖

　　圖6給出了PWM調光等效電路圖， 通過在DIM引腳加入可變占空比的PWM信號就可以改變輸出電流， 從而實現(xiàn)PWM調光。

　　圖6 PWM調光等效電路圖

　　圖6中， 當DIM由高變低， 小于VT_L時， 使能變EN為高。此時VT選通為VT_H， 當DIM由低變高， 高于VT_H時使能轉換， 并實現(xiàn)一定的電壓遲滯。如果輸入信號是PWM信號， 同樣通過上述工作過程， 這樣EN輸出同樣為PWM信號， 控制內部功率管的開關， 從而達到控制輸出電流的目的。

　　圖7給出了當DIM輸入典型值20 kHz、占空比為50%的PWM方波時， 輸出電流波形。從圖中可以看到在DIM引腳輸入一定占空比的方波時，LED的平均電流與PWM方波的占空比成正比， 因此通過設定PWM方波的占空比， 就可以改變LED平均電流的大小。

　　圖7 PWM調光波形圖

　　由上圖還可以看出， 當輸出一個電感電流周期時， PWM方波具有最小的占空比， 約為4%，此時最大調光比為25:1。顯然， 采用周期越長，頻率越低的PWM方波進行數(shù)字調光所獲得的調光比就越高， 但考慮到人眼的視覺暫留效應， 為防止輸出LED電流頻率過低引起閃爍， 應用時一般設置最低fDIM=100 Hz， 此時最大調光比可高達5000:1。

　　3 仿真結果